Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy
xi măng
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
1
TÍNH PHỤ TẢI TÍNH TOÁN CHO TOÀN NHÀ MÁY.

CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CUNG CẤP ĐIỆN

I). NHỮNG YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ CUNG CẤP ĐIỆN.
Mục tiêu cơ bản của nhiệm vụ thiết kế cung cấp điện là đảm bảo cho hộ
tiêu thụ đủ lượng điện năng yêu cầu với chất lượng tốt. Do đó nó có một số
yêu cầu cơ bản khi cung cấp điện như sau:
+Đảm bảo cung cấp điện có độ tin cậy cao.
+Nâng cao chất lượng điện và giảm tổn th
ất điện năng.
+An toàn trong vận hành, thuận tiện trong bảo trì và sửa chữa.
+Phí tổn về chi phí hàng năm là nhỏ nhất.
II). ĐỊNH NGHĨA PHỤ TẢI TÍNH TOÁN.
Phụ tải tính toán là phụ tải giả thiết lâu dài không đổi, tương đương với
phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt. Nói cách khác phụ tải tính toán cũng
làm nóng dây dẫn lên tới nhiệt độ bằng nhiệt độ lớn nhất do phụ tải thực tế
gây ra.

Phụ tải tính toán của mỗi phân xưởng được xác định :
a). Phụ tải động lực.

Pđl = Knc.Pđ
Qtt = Pđl.tgϕ
Trong đó:
Knc : Hệ số nhu cầu , tra sổ tay kĩ thuật
Cosϕ
: Hệ số công suất tính toán, tra sổ tay , từ đó rút ra tgϕ
Pđ: công suất đặt của thiết bị hoặc nhóm thiết bị , trong tính toán có thể
coi gần đúng Pđ ~ Pđm (kw).
b). Phụ tải chiếu sáng.
Pcs =Po.S
Qcs = Pcs. tgϕ
Trong đó:
Pcs: suất chiếu sáng trên đơn vị diện tích (W/m ), trong thiết kế sơ bộ
có thể lấy theo số liệu tham khảo .
S : diện tính cần đươc chiế
u sáng (m
2
)
Vì là nhà máy sản xuất nên chỉ dùng đèn sợi đốt → cos ϕ =1 và Qcs=0.
c). Phụ tải tính toán toàn phần mỗi phân xưởng.

22
)()(
csdlcsdltt
QQPPS +++=

d). Phụ tải tính toán toàn nhà máy.

Q
P

Trong đó :
K
đt
_Hệ số đòng thời xét tới khả năng phụ tải của các nhóm không
đồng thời cực đại.
K
đt
= 0.9 ÷ 0.95 khi số nhóm thiết bị là n = 2 ÷ 4
K
đt
= 0.8 ÷ 0.85 khi số nhóm thiết bị là n = 5 ÷ 10
* Nhận xét: Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, tính toán
thuận tiện. Vì vậy nó la fmột trong những phương pháp được dung rộng rãi
trong tính toán cung cấp điện.
2). Xác định phụ tải tính toán theo hệ số cực đại kmax và công suất trung
bình Ptb.
Ta cần phải xác định công suet tính toán của tong nhóm thiết bị
theo công thức:
+ Với một thiết bị:
P
tt
= P
đm

+Với nhóm thiết bị n ≤ 3
∑
=

1
là số thiết bị có công suất lớn hơn hay bằng một nửa
công suất cuả thiết bị có công suet lớn nhất trong nhóm.
+Xác định p
1
là công suất của n
1
thiết bị điện trên.

∑
=
n
dmi
PP
1
1

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
4
- + Xác định n*
n* =n
1
/n và P* = P
1
/ P
Trong đó :
n: Tổng số thiết bị trong nhóm
P : Tổng công suất của nhóm (kw) P = ΣP

2
diện tích sản xuất (kw/m
2
). Giá trị P
0
có thể
tra được trong sổ tay,.
F _ Diện tích sản xuất (m
2
) tức là diện tích đặt máy sản xuất.
* Nhận xét : phương pháp này chỉ cho kết quả gần đúng, vì vậy nó
thường được dùng trong trường hợp thiết kế sơ bộ. Nó cũng được dùng để
tính toán phụ tải cho các phân xưởng có mật độ máy móc phân bố tương đối
đồng đều : Như gia công cơ khí, sản xuất ôtô , vòng bi………
4). Xác định phụ tải tính toán theo suất tiêu hao điện năng cho một đơn
vị sản phẩm.
Phụ tải tính toán được xác định bằng công thức:
P
tt
=
max
0
.
T
WM

Trong đó :
M _ Số đơn vị sản phẩm được sản xuất ra trong một năm (sản lượng).
W
0

điều hành Các phân xưởng được cho theo công suất đặt và theo từng
thiết bị. Vị trí các phân xưởng được cho theo mặt bằng nhà máy như sau:

Số trên
mặt bằng
Tên phân xưởng Công suất đặt
KW
1 Đập đá vôi và đất sét 800
2 Kho nguyên liệu 300
3 Nghiền nguyên liệu 1000
4 Nghiền than 700
5 Lò nung và làm sạch Klinke 900
6 Nghiền xi măng 900
7 Xưởng sửa chữa cơ khí Theo tính toán
8 Trạm bơm và xử lý nước thải 500
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
6
9 Đóng bao 400
10 Điểu khiển trung tâm và phòng thí nghiệm 200
11 Phòng hành chính 200

II). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ.
Phân xưởng sửa chữa cơ khí có diện tích 1728 m
2
. Tổng số thiết bị
trong có trong phân xưởng là 25 thiết bị.Dựa vào số lượng phụ tải điện có
trong phân xưởng ta chia số thiết bị trong phân xưởng sửa chữa cơ khí thành 4
nhóm, rồi dùng phương pháp xác định phụ tải tính toán thoe hệ số cực đại

= 8 thiết bị. Và tổng công suet
của số thiết bị này là P
1
= 62 kw.
Tính được :

71,0
3,87
62
57,0
14
8
1
1
*
1
*
===
===
dm
P
P
P
n
n
n

Với các gía trị n
*
và p

max1
===
∑
n
dmisdttn
PkkP
KW.
Q
ttn1
= P
ttn1
.tgϕ = 30,03.1,33 = 39,94 KVAr

97,4994,3903,30(
222
1
2
11
=+=+=
ttnttnttn
QPS
KVA
2). Nhóm 2.
Do có máy hàn làm việc ở chế độ ngắn hạn nên ta phải quy đổi về
chế độ dài hạn trước khi tính toán.
Công thức quy đổi như sau:
S
qd
= S
dm

1
= 1 thiết bị. Và tổng công suet
của số thiết bị này là P
1
= 20 kw.
Tính được :
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
8

49,0
5,40
20
11,0
9
1
1
1
*
1
*
===
===
dm
P
P
P
n
n

===
∑
dmi
n
ti
PkP
KW
Trong đó : k
t
= 0.9 hệ số tải cuẩ thiết bị.
Q
ttn2
= P
ttn2
.tgϕ = 36,45.1,33 = 48,48 KVAr

65,6048,4845,36(
222
2
2
22
=+=+=
ttnttnttn
QPS
KVA
3). Nhóm 3.

STT Tên thiêt bị Số lượng P
dm
kw

5,18
1,16
71,0
7
5
1
1
*
1
*
===
===
dm
P
P
P
n
n
n

Với các gía trị n
*
và p
*
tra [PL1.4-Tl1] chọn được n
hq*
= 0,84
Từ n
hq*
ta tính được :

.tgϕ = 8,29.1,33 = 11,02 KVAr

79,1302,1129,8(
222
3
2
33
=+=+=
ttnttnttn
QPS
KVA

4). Nhóm 4.

STT Tên thiêt bị Số lượng P
dm
kw
P
Σ
kw
1 Lò điện 1 20 20
2 Bể dầu có tăng nhiệt 1 7 7
3 Máy uốn 1 1.7 1.7
4 Thiết bị tôi 1 30 30
5 Lò rèn 1 30 30
6 Máy nén khí 1 25 25
7 Cầu trục có Palăng điện 1 2.5 2.5
8 Quạt chống nóng 3 2.5 7.5
Tổng n = 10 123.7


===
dm
P
P
P
n
n
n

Với các gía trị n
*
và p
*
tra [PL1.4-Tl1] chọn được n
hq*
= 0,52
Từ n
hq*
ta tính được :
n
hq
= n
hq*
.n = 0,52.10 = 5,2.
Tra [PL1.1-TL1] chọn được k
sd
= 0,2 và n
hq
= 5,2 ta tra [PL1.5-
TL1] được k

==
4
1
ttnidttt
PkP
k
dt
.(P
tt1
+ P
tt2
+

P
tt3
+P
tt4
)
= 0,85.(30,03+36,45+8,29+59,87) = 114,44 KW

∑
==
4
1
ttnidttt
QkQ k
dt
.(Q
tt1
+ Q

cs7
= P
0
.S
px7
= 16.1728 = 27648 w = 27,648KW.
Đo diện tích phân xưởng 7 ở sơ đồ phụ tảI ta có:
Với S
px7
= 3,2.0,6.3000
2
.10
-4
= 1728m
2
6). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí là:
P
7
= P
tt
+P
cs7
= 114,44 + 27,648 = 142,09 KW
Q
7
= Q
tt
= 152,21 KVAr

22,20821,15209,142(

Q
đl1
= 1,77.440 = 514,8 KVAr.
2). Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 1.
Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu
điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 1 Do đó chỉ có đèn
tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là
đơn giản dễ lắp đặt.
Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P
0
= 15w/m
2
để
đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.
P
cs1
= P
0
.S
px1
= 15.1575 = 23625 w = 23,625KW.
Với S
px7
= 2,5.0,7.3000
2
.10
-4
= 1575 m
2
3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 1

= k
nc
.P
đ

Q
đl2
= tgϕ.P
đl2
Trong đó :
K
nc
= 0,35 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 1
cosϕ = 0,7 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1]. tgϕ=1.02
Do đó ta có:
P
đl2
= 0,35.300 = 105 KW
Q
đl2
= 1,02.105 = 107,1 KVAr.
2).
Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 2.
Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu
điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 2 Do đó chỉ có đèn
tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là
đơn giản dễ lắp đặt.
Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P
0
= 15w/m

đl2
= 107,1 KVAr

38,1671,107625.128(
222
2
2
22
=+=+= QPS
KVA
V). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 3.
(Nghiền nguyên liệu)
1).
Công suất động lực cho phân xưởng 3.
P
đl3
= k
nc
.P
đ

Q
đl3
= tgϕ.P
đl3

Trong đó :
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)

= 15.1350 = 20250 w = 20,250KW

Với S
px3
= 2,5.0,6.3000
2
.10
-4
= 1350 m
2
3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 3
P
3
= P
đl3
+P
cs3
= 600 + 20,25 = 620,25 KW
Q
3
= Q
đl3
= 528 KVAr

55,81452825,620(
222
3
2
33
=+=+= QPS KVA

Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 4.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
14
Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu
điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 4 Do đó chỉ có đèn
tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là
đơn giản dễ lắp đặt.
Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P
0
= 15w/m
2
để
đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.
P
cs4
= P
0
.S
px4
= 15.1620 = 24300 w = 24,3KW

Với S
px4
= 3.0,6.3000
2
.10
-4
= 1620 m

= k
nc
.P
đ

Q
đl5
= tgϕ.P
đl5
Trong đó :
K
nc
= 0,65 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 5
cosϕ = 0,8 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒
tgϕ=0,75
Do đó ta có:
P
đl5
= 0,65.900 = 585 KW
Q
đl5
= 0,75.585 = 438,75 KVAr.
2).
Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 5.
Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu
điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 5 Do đó chỉ có đèn
tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là
đơn giản dễ lắp đặt.
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng

= Q
đl5
= 438,75 KVAr

83,75075,43835,613(
222
5
2
55
=+=+= QPS
KVA
VIII). TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 6.
(Nghiền xi măng)
1).
Công suất động lực cho phân xưởng 6.
P
đl6
= k
nc
.P
đ

Q
đl6
= tgϕ.P
đl6

Trong đó :
K
nc

Với S
px6
= 2.0,8.3000
2
.10
-4
= 1440 m
2
3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 6
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
16
P
6
= P
đl6
+P
cs6
= 540 + 2106 = 561,6 KW
Q
6
= Q
đl6
= 405 KVAr

4,6924056,561(
222
6
2

đl8
= 0,75.325 = 243,75 KVAr.
2).
Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 8.
Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu
điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 1 Do đó chỉ có đèn
tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là
đơn giản dễ lắp đặt.
Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P
0
= 12w/m
2
để
đảm bảo đủ độ rọi cho phân xưởng.
P
cs1
= P
0
.S
px1
= 12.1080 = 12960 w = 12,96KW
Với S
px7
= 1,5.0,8.3000
2
.10
-4
= 1080 m
2
3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 8

đl9
= k
nc
.P
đ

Q
đl9
= tgϕ.P
đl9
Trong đó :
K
nc
= 0,65 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 9
cosϕ = 0,8 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒
tgϕ=0,75
Do đó ta có:
P
đl9
= 0,65.400 = 260 KW
Q
đl1
= 0,75.260 = 195 KVAr.
2).
Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 9.
Ta dùng đèn tròn để chiếu sáng cho phân xưởng vì đèn tròn có ưu
điểm là cho ánh sáng thật, có chỉ số màu cao, phân xưởng 9 Do đó chỉ có đèn
tròn đáp ứng được yêu cầu này. Mặt khác đèn tròn sợi đốt có ưu điểm nữa là
đơn giản dễ lắp đặt.
Ta chọn suất phụ tải chiếu sáng cho phân xưởng P


51,347195648,287(
222
9
2
99
=+=+= QPS
KVA
XI).
TÍNH CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN CHO PHÂN XƯỞNG 10.
(Điều khiển trung tâm và phòng thí nghiệm)
1).
Công suất động lực cho phân xưởng 10
P
đl10
= k
nc
.P
đ

Q
đl10
= tgϕ.P
đl10
Trong đó :
K
nc
= 0,75 –Hệ số nhu cầu của phân xưởng 10
cosϕ = 0,75 – Hệ số công suất cosϕ tra theo [PL1.3-TL1] ⇒
tgϕ=0,88

= 22,68.0,75 = 17,01 KVAr
Với S
px10
= 2,1.0,6.3000
2
.10
-4
= 1134 m
2
3). Tổng công suất tính toán cho toàn phân xưởng 10
P
10
= P
đl10
+P
cs10
= 150 + 22,68 = 172,68 KW
Q
10
= Q
đl10
+ Q
cs10
= 132 + 17,01 = 149,01 KVAr

08,22801,14968,172(
222
10
2
1010

= 0,75.150 = 112,5 KVAr.
2).
Công suất chiếu sáng cho phân xưởng 11.
Dùng đèn tuýp với cosϕ = 0,8
P
0
= 15w/m
2

P
cs11
= P
0
.S
px11
= 15.864 = 12960 w.
Q
cs11
= tgϕ.P
đl11
= 12,96.0,75 = 9,72 KVAr
Với S
px11
= 1,2.0,8.3000
2
.10
-4
= 864 m
2
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

Tổng công suất tác dụng.
P
Σ
=
∑
+
11
1
.
csdtridt
PPk
= 3344,26 = 3359,97 KW.
2).
Tổng công suất phản kháng.
∑
=
∑
11
1
.
idt
QkQ
= k
đt
.(Q
1
+

Q
2

K
đt
= 0.85 –Hệ số đồng thời.
3).
Tổng công suất biểu kiến.

35,43686,279197,3359(
2222
=+=
∑
+
∑
=
∑
QPS KVA.
4).
Hệ số công suất cosϕ.
cosϕ =
77,0
35,4368
97,3359
==
∑
∑
S
P

Bảng 1.1 Phụ tải tính toán của các phân xưởng .
S
tt

Kw
Q
i

Kvar
S
i

KVA
1 Đập đá
vôi……
800 0.55 0.65 15 440 23.625 0 463.625 514.8 692.8
2 Kho
nguyên
liệu
300 0.35 0.7 15 105 23.625 0 128.63 107.1 167.38
3 Nghiền
nguyên
liệu
1000 0.6 0.75 15 600 20.25 0 620.25 528 814.55
Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
20
4 Nghiền
than
700 0.6 0.7 15 420 24.3 0 444.3 428.4 617.2
5 Lò nung
và làm
900 0.65 0.8 15 585 28.35 0 613.35 438.75 750.83

2
từ đó tìm được bàn kính biểu đồ
phụ tải của các phân xưỏng bằng công thức sau.

m
S
R
i
i
.
π
=

Trong đó :
S
i
– Công suất tính toán của phân xưởng i. mm
m
S
R 57,8
3.
8,692
.
1
1
===
ππ
mm
m
S
R 09,8
3.
2,617
.
4
4
===
ππmm
m
S
R 93,8
3.
83,750
.
5
5
===
ππmm
m

.
8
8
===
ππmm
m
S
R 07,6
3.
51,347
.
9
9
===
ππmm
m
S
R 92,4
3.
08,228
.
10
10
===


Trong đó:
P
csi
– Phụ tải chiếu sáng của phân xưởng i.
P
i
– Tổng phụ tải tác dụng của phân xưởng i.

0
1
1
1
34,18
625,463
625,23.360
.360
===
P
P
cs
α

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi
măng
Sinh viên : Ngô Trung Kiên - (K11 Thiết bị điện điện tử)
22

0
2

4
4
69,19
3,444
3,24.360
.360
===
P
P
cs
α0
5
5
5
36,14
35,613
35,28.360
.360
===
P
P
cs
α0
6

8
8
81,13
96,337
96,12.360
.360
===
P
P
cs
α0
9
9
9
6,34
648,287
648,27.360
.360
===
P
P
cs
α0
10


Bảng 1.2 Bán kính và góc chiếu sáng của biểu đồ phụ tải các phân xưởng.

STT Tên phân
xưởng
Diện
tích m
2

P
cspx
kw P
i
kw S
i
KVA R
i
mm
α
i

0

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cung cấp điện cho nhà máy xi

28.35 613.35 750.83
8.93 14.36
6
Nghiền xi
măng
1440
21.6 561.6 692.4
8.57 13.85
7
XSCCK
1728
27.648 142.09 208.22
4.7 70.05
8
Trạm bơm và
1080
12.96 337.96 416.69
6.65 13.81
9
Đóng bao
1728
27.648 287.648 347.51
6.07 34.6
10
ĐKTT
1134
22.68 172.68 228.08
4.92 47.28
11
Phòng hành

cắt, dao cắt phụ tải, cầu dao cầu trì.
I). XÁC ĐỊNH VỊ TRÍ ĐẶT TRẠM BIẾN ÁP TRUNG TÂM(PPTT) .
Để xác định vị trí đặt trạm biến áp (PPTT) tối ưu ta sử dụng công thức
sau:
• Căn cứ vào biểu đồ phụ tải .
Căn cứ công thức xác định tâm toạ độ phụ tải
∑ S
i
X
i
∑ S
i
Y
i
X
0
=

⎯⎯⎯ ; Y
0
= ⎯⎯⎯
∑S
i
∑ S
i
Trong đó : S
i
PTTT toàn phần của phân xưởng thứ i

Ta có :

M
) = M ( 6,17 ; 8,14 ) thực tế khi ta dặt trạm phân
phối trung tâm tại đây sẽ ảnh hưởng đến mặt mỹ quan nhà máy, sử dụng diện